Mg3Si4O10(OH)2.H2O (10A фаза) как резервуар H2O в мантийных условиях: образование, структура и стабильность по данным экспериментов in situ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.05, кандидат наук Ращенко, Сергей Владимирович

• Ращенко, Сергей Владимирович
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Ращенко, Сергей Владимирович

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИИ стр

ВВЕДЕНИЕ стр

ГЛАВА 1. Проблема транспорта воды в мантию стр

1.1. Глубинный цикл Н2О стр

1.2. Субдукциопиый транспорт Н2О в составе серпентинизированных перидотитов стр

1.3. Фазовые соотношения в системе MgO-SiOy-HiO при умеренных температурах (до 800°С) стр

1.4. «10А фаза» и её роль в процессе транспорта Н20 в мантию стр

1.4.1. ЮЛ фаза как промежуточный резервуар Н2О в ходе «нормальной» субдукции стр

1.4.2. Структура 10А фазы и проблема механизма её образования стр

ГЛАВА 2. Подготовка методической и приборной базы для проведения петрологических экспериментов in situ с использованием аппаратов с алмазными наковальнями стр

2.1. Методики петрологических экспериментов in situ и их проблемы стр

2.1.1. Область задач для петрологических экспериментов in situ стр

2.1.2. Многопуансонные аппараты для экспериментов in situ стр

2.1.3. Ячейки высокого давления с алмазными наковальнями стр

2.1.4. Проблема нагрева образца в ячейке с алмазными наковальнями стр

2.1.5. Кольцевые резистивные нагреватели и калибровка температуры образца стр

2.1.6. Нагрев образца в ячейке высокого давления через опоры наковален стр

2.1.7. Меры по предотвращению окисления при проведении экспериментов с нагревом стр

2.2. Оценка давления в высокотемпературных экспериментах с использованием ячеек с алмазными наковальнями стр

2.3 Синтез флюоресцентного индикатора давления Sm:SrB407 для высокотемпературных экспериментов в ячейках с алмазными наковальнями стр

2.4 Калибровка флюоресцентного индикатора давления Sm:SrB407 стр

ГЛАВА 3. Исследование структурных особенностей 10А фазы и поля её стабильности стр

3.1. Исследование образования 10А фазы методом КР-спектроскопии стр

3.2. Структура и водная стехиометрия 10А фазы in situ по данным дифракции СИ стр

3.3. Стабильность ЮЛ фазы в области высоких давлений стр

ЗАКЛЮЧЕНИЕ стр

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ стр

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

Общие сокращения:

ИК - инфракрасный

KP - комбинационное рассеяние

масс. - массовый

мол. - мольный

п.у. - в контексте работы 25°С при 1 атм об. - объёмный

СИ— синхротронное излучение СОХ- срединно-океанический хребет

DHMS - высокобарические водосодержащие магнезиальные силикаты (dense hydrous magnesium silicates)

MSH- система Mg0-Si02-H20

ppm - 1 (Г4 %

UHP - сверхвысокие давления (ultra high pressure) YAG - иттрий-алюминиевый гранат

Обозначения высокобарических водосодержащих магнезиальные силикатов: 10Â фаза - Mg3Si4Oi0(OH)-H2O 3,65Â фаза - MgSi(OH)ö фаза A- Mg7Si2Og(OH)6

сверхгидратированная фаза В (=С) - MgioSisO^COH^

фаза D (=G) - Mgi,i4Sii,73H2,8i06 фаза E - Mg2,3Sii,25H2,406 фаза H -MgSiH204

Обозначения минералов, использованные на схемах и иллюстрациях:

amp - амфибол

ant / atg — антигорит

ath - антофиллит

brc / bru / br- брусит

fo - форстерит gar - гранат oen - ортоэнстатит ol- оливин

cen - клиноэнстатит

орх - ортопироксен

chl - хлорит

qtz - кварц

сое — коэсит

serp - серпентин

срх - клинопироксен

stish - стишовит

ей - хризотил

tic - тальк

еп - энстатит

w - водный флюид

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Mg3Si4O10(OH)2.H2O (10A фаза) как резервуар H2O в мантийных условиях: образование, структура и стабильность по данным экспериментов in situ»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность и степень разработанности темы исследования

Проблема транспорта и резервуаров летучих компонентов в глобальной системе «ядро-мантия-внешние оболочки Земли» является одной из главных для современной геохимии. Особый интерес при этом представляют глобальные геохимические циклы воды и углерода. В противовес ранним моделям тектоники плит, предполагающим полную дегазацию субдуцирующей литосферы с освобождением флюидов в ходе островодужного вулканизма, экспериментальные исследования неоднократно демонстрировали возможность сохранения летучих в составе кристаллических фаз даже при мантийных Р-Т параметрах. Более того, экспериментальными же исследованиями была продемонстрирована способность структур номинально безводных силикатов при высоком давлении аккумулировать гидроксил-анионы в виде дефектов [см. обзор Smyth & Jacobsen, 2006]. Способностью «растворять» в своей структуре значительное (до первых масс, процентов) количество воды по данным экспериментов особенно отличаются номинально безводные модификации (Mg,Fe)2Si04 переходной зоны мантии.

Тем не менее, вплоть до недавнего времени реальных свидетельств наличия в мантии «океана» из растворённой в силикатах воды не было. Ситуация в корне изменилась, когда в 2014 г. Пирсоном с коллегами [Pearson et al., 2014] было описано включение рингвудита в сверхглубинном алмазе из переходной зоны, содержание Н20 в котором, согласно данным ИК-спектроскопии, составило более 1%. Последнее стало решающим аргументом в пользу сторонников гидратированной (по крайней мере, локально) переходной зоны мантии и подняло очередную волну интереса к вопросам глубинной геохимии Н20.

Одной из нерешённых проблем глубинной геохимии Н20 является процесс переноса («транспорт») воды из внешних геосфер в глубинные резервуары, способный поддерживать гидратированное состояние переходной зоны несмотря на постоянную дегазацию мантийного вещества через магматизм СОХ. Основным механизмом такого транспорта является субдукция океанической литосферы, обеспечивающая (1) постоянное поступление в мантию водосодержащих коровых минералов и (2) локальное охлаждение мантии, препятствующее быстрой дегидратации последних. Долгое время основным резервуаром Н20 в субдуцирующей океанической литосфере считались осадочные породы, насыщенные водой как физически, так и в составе водосодержащих минералов. Основным транспортёром воды в мантию при этом рассматривался лавсонит, устойчивый до 1000°С при давлении 6,7 ГПа [Schmidt & Poli, 1994].

Позднее, однако, стало очевидным, что основным резервуаром Н20 в субдуцирующей литосфере являются не маломощные океанические осадки, а гораздо более массивные серпентинизированные литосферные перидотиты [Rüpke et al., 2004; Schmidt & Poll", 2014]. В результате интерес петрологов, изучающих субдукционный транспорт Н20, сместился в сторону системы Mg0-Si02-H20, моделирующей упрощённый состав гидратированных перидотитов. Потенциальными резервуарами Н20 в этой системе (помимо ОН-содержащих номинально безводных минералов) являются так называемые высокобарические водосодержащие магнезиальные силикаты (DHMS), получившие в экспериментах названия, соответствующие буквам А-Н латинского алфавита. Согласно наиболее распространённой модели [Komabayashi, 2006], сохранение воды в составе субдуцирующей литосферы при разложении серпентина может происходить за счёт превращения последнего в «фазу А» (Mg7Si2Og(OH)6) и затем фазы А в более высокобарические DHMS. Подобная модель реализуема в случае субдукционной геотермы, проходящей ниже точки пересечения кривых дегидратации серпентина и фазы А (600°С при 6 ГПа), т.е. только в ходе достаточно «холодной» субдукции. Последнее ставит под вопрос масштабность описанного процесса и его вклада в геохимический баланс Н20.

Менее распространённая модель, рассматривая в данной работе, учитывает участие в транспорте воды в мантию ещё одного высокобарического силиката — «10Ä фазы» (номинально Mg3Si4Oi0(OH)2'H2O), поле стабильности которого «заполняет» низкотемпературную область пересечения кривых дегидратации серпентина и фазы А, а по температуре доходит до 700°С [Pawley et al., 2011]. Таким образом, в случае учёта 10Ä фазы как промежуточного между серпентином и фазой А резервуара Н20, существенно расширяется диапазон субдукционных геотерм, допускающих транспорт воды в мантию. Последний при этом из редкого феномена особо «холодных» субдукционных зон становится глобальным процессом, регулирующим геохимический баланс Н20.

Несмотря на важность 10Ä фазы как резервуара Н20 в субдуцирующей литосфере (помимо этого, она является единственной из фаз DHMS, обнаруженной в природных образцах [Хисина и Вирт, 2008]), её состав, структура и область стабильности изучены крайне плохо. Так, до сих пор дискуссионны водная стехиометрия 10Ä фазы и пределы её стабильности при давлении выше 7 ГПа; загадочным явлением остаётся зависимость свойств 10А фазы от длительности синтеза. Мало известно и о природе не так давно обнаруженных в 10Ä фазе Si вакансий [Welch et al., 2006]. Рядом авторов высказывались предположения о метастабильности либо незакаливаемости этой фазы [Wunder & Schreyer, 1992].

Поскольку предшествующие исследования 10 А фазы проводились на закалённых образцах, в свете вышесказанного крайне перспективным видится проведение экспериментов по изучению 10А фазы in situ при высоком давлении и температуре. Последнее позволит исключить возможное влияние эффектов закалки, а также изучить как процесс образования 10А фазы при актуальных Р-Т условиях, так и её равновесное структурное состояние при этих параметрах, важное для понимания роли 10А фазы как резервуара Н2О в субдуцирующей литосфере.

Таким образом, целью работы стало определение механизма образования, структурных особенностей и пределов стабильности ЮЛ фазы in situ. Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1) Подготовить приборную базу для осуществления экспериментов in situ при высоком давлении и температуре в ячейках высокого давления с алмазными наковальнями методами КР-спектроскопии и дифракции СИ.

2) Разработать методическую и метрологическую базу для осуществления экспериментов in situ при высоком давлении и температуре в ячейках высокого давления с алмазными наковальнями.

3) Исследовать in situ процесс образования и структурное состояние 10А фазы при высоком давлении и температуре методами КР-спектроскопии и дифракции СИ.

4) Исследовать in situ методом дифракции СИ поведение 10А фазы при давлениях выше 7 ГПа и характер фазовых превращения на высокобарической границе её стабильности.

Научная новизна

В ходе изучения 10А фазы впервые методом КР-епектроекопии in situ наблюдался процесс её образования в ходе реакции гидратации талька, впервые было зафиксировано структурное состояние 10А фазы in situ при высоком давлении и температуре, также впервые in situ наблюдались фазовые превращения, ограничивающие поле стабильности 10А фазы.

Научная значимость работы

1) Выявленный двухэтапный механизм образования 10А фазы, согласующийся с предложенной Pawley et al. (2011) схемой накопления в ней Si вакансий позволяет решить давнюю проблему зависимости свойств 1 OA фазы от длительности синтеза.

2) Проведённое уточнение структуры 10А фазы при высоком давлении и температуре позволило определить содержание в ней Н20 при актуальных Р-Т параметрах, ранее определявшееся только для закалённых образцов.

3) Эксперименты при давлениях выше 7 ГПа позволили пронаблюдать фазовые превращения, ограничивающие поле стабильности 10А фазы и уточнить положение нонвариантой точки сосуществования 10А фазы, гидроксоперовскита MgSi(OH)6 и энстатита при а[Н20] = 1.

4) Предложенные усовершенствования методики высокотемпературного эксперимента в ячейках с алмазными наковальнями (способ получения и калибровка высокотемпературного индикатора давления Sm:SrB407) крайне важны для дальнейшего развития и распространения этой методики для решения петрологических задач.

Методология и методы исследования

Для выполнения поставленных задач были реализованы эксперименты in situ при одновременном воздействии на образец высокого давления и температуры с наблюдением его состояния при актуальных Р-Т параметрах методами КР-спектроскопии и рентгеновской дифракции. Внедрение соответствующей методики в Сибирском центре синхротронного и терагерцового излучения позволило впервые в России провести исследование петрологически важных фазовых превращений in situ при высоком давлении и температуре, что ранее было доступно только на зарубежных источниках синхротронного излучения. Также в методической

части работы были предложены важные усовершенствования в части метрологии высокотемпературного эксперимента в ячейках с алмазными наковальнями (способ получения и калибровка высокотемпературного индикатора давления 8т:8гВ407).

Основные защищаемые положения

1) Для оценки давления в высокотемпературной ячейке с алмазными наковальнями оптимальным является использование сдвига линии флюоресценции 5Бо-7Ро допированного самарием тетрабората стронция (БтгБгВ^?), откалиброванного с привязкой к шкале абсолютного давления.

2) Формирование высокобарического водосодержащего силиката М§з814_^0ю-4^(0Н)2+4л:'ЗДкН20 (10А фазы) в ходе гидратации талька происходит в два этапа. На первом этапе длительностью в десятки минут молекулы НгО проникают в межслоевое пространство, увеличивая межплоскостное расстояние </оо1> Образованная при этом фаза соответствует описанной в литературе «10А фазе короткого синтеза». На втором этапе, длительность которого составляет сотни часов, происходит перестройка системы водородных связей в межслоевом пространстве, предположительно связанная с накоплением 81 вакансий в тетраэдрическом слое. Фаза, образованная по прошествии второго этапа, соответствует описанной в литературе «10А фазе долгого синтеза» и отличается от «10А фазы короткого синтеза» поведением линий ОН-колебаний КР-спектра при высоком давлении.

3) При высоком давлении и температуре (4 ГПа / 450°С) структура 10А фазы соответствует структуре триоктаэдрической слюды с расщепленной позицией межслоевой Н20, заселенность которой отвечает 1 молекуле воды на формульную единицу, характерной и для закалённых образцов ЮА фазы.

4) Высокобарическим пределом стабильности ЮА фазы при а[НгО] = 1 является давление 11±1 ГПа, выше которого стабилен гидроксоперовскит 1У^81(ОН)б (3,65А фаза). Температурная стабильность ЮА фазы при этом давлении ограничена температурой 525±25°С, выше которой стабильна безводная ассоциация «энстатит + стишовит» в равновесии с водным флюидом.

Апробация результатов

По теме диссертации опубликовано 3 статьи в российском и зарубежных рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК. Отдельные положения работы представлялись автором на X Международной эклогитовой конференции (Курмайор, Италия, 2013 г.), LII Международной конференции Европейского сообщества по исследованиям при высоких давлениях (EHPRG) (Лион, Франция, 2014 г.), Международном симпозиуме «Достижения в исследованиях при высоком давлении» (Новосибирск, 2014 г.) и VII Сибирской научно-практической конференции молодых учёных по наукам о Земле (Новосибирск, 2014 г.). Методическая часть работы защищена патентом РФ №124389 на полезную модель «Индикатор высокого давления».

Благодарности

Работа выполнена в лаборатории метаморфизма и метасоматоза ИГМ СО РАН под руководством в.н.с. д.х.н. Ю.В. Серёткина и в плодотворном сотрудничестве со с.н.с. к.г.-м.н. Лихачёвой А.Ю., которым автор выражает свою глубокую признательность. За помощь в проведении отдельных экспериментальных этапов работы автор благодарит коллективы лабораторий проф. Л.С. Дубровинского (Баварский геологический институт, Байройт, Германия) и проф. Э. Отани (Университет Тохоку, Сендай, Япония). За помощь в организации экспериментов в ИГМ СО РАН и Сибирском центре синхротронного и терагерцового излучения (СЦСТИ) автор благодарен к.х.н. Анчарову А.И., к.г.-м.н. Горяйнову C.B., д.г.-м.н. Литасову К.Д. и д.г.-м.н. Беккер Т.Б.

Работа финансово поддержана грантами Российского фонда фундаментальных исследований №13-05-00185, Российского научного фонда №14-13-00834 и Министерства образования и науки РФ № 14.В25.31.0032.

ГЛАВА 1. Проблема транспорта воды в мантию (обзор литературы)

1.1. Глубинный цикл Н2О

Подсчёты Парсонса [Parsons, 1982], предполагающие равенство объёмов океанической коры, рождающейся в зонах спрединга и погружающейся в мантию в зонах субдукции, оценивают поток субдуцирующего материала как 49 км3/год (при общей протяжённости СОХ 70 ООО км, средней мощности океанической коры 7 км и средней скорости спрединга 10 см/год). Близкое значение (32 км3/год) дают подсчёты этого же автора, учитывающие площадь распространения океанической коры в 360 млн км2 и её средний возраст в 80 млн лет. Таким образом, даже при остаточном содержании воды в субдуцирующем материале на уровне 0,1 масс. %, её поток в мантию будет равен 0,15 км3 эквивалента жидкой воды в год. В приближении со средней скоростью субдукции, неизменной на протяжении 4,5 миллиардов лет, суммарный объём субдуцированной таким образом воды будет равен приблизительно половине современного объёма океана. Кроме того, не следует забывать и о том, что частично гидратированной является не только океаническая кора, но и вся океаническая литосфера, субдуцирующая в объёмах уже порядка 265 км /год [Wen & Anderson, 1995].

Расплавы СОХ содержат от 0,1 до 1,5 масс. % воды, среднее её содержание оценивается на уровне 0,25 масс. % [Dixon et al., 2002]. При этом эклогиты из ксенолитов в кимберлитах и UHP террейнов, предположительно представляющие материал субдуцированной океанической коры, содержат сопоставимые количества Н20, входящей в номинально безводные минералы [Smyth et al., 1991]. Таким образом, если объём океана не увеличивался за геологическое время, то он должен являться результатом определённого равновесия с глубинным резервуаром воды, где она содержится в форме гидроксильных групп в силикатных минералах.

Породы океанической коры могут быть гидратированы почти до 8 масс. % Н20 при среднем содержании воды в них 1,0-1,5 масс. % [Alt, 2004]. Основными водосодержащими минералами при этом являются гидроксиды железа, селадонит и сапонит в низкотемпературной области, и тальк, хлорит, лавсонит и амфиболы в высокотемпературной. Большая часть этих минералов дегидратируется до достижения слэбом границы 410 км, возвращая воду через островодужный вулканизм. Тальк и хлорит дегидратируют при относительно низких давлениях (< 3 ГПа), тогда как лавсонит и флогопит стабильны до ~7 ГПа в условиях холодной геотермы [Schmidt & Poli, 1998]. Тальк превращается в 10Á фазу и в конечном счете в фазу Е (см. ниже), или же теряет воду с образованием энстатита. Фенгит стабилен до 11 ГПа (330 км) [Schmidt,

1996], однако требует присутствия калия. Номинально безводные минералы эклогитов, как указывалось выше, также могут содержать заметные (1000-2000 масс, ppm) Н2О.

Подстилающая океаническую кору литосферная мантия представлена гарцбургитами и перидотитами, гидротермальное изменение которых приводит к образованию главным образом серпентина и талька. Серпентин содержит примерно 10 масс. % Н20; и таким образом, в случае значительной гидратации литосферной мантии, объём субдуцируемой воды может быть значительно больше, чем предполагают модели, учитывающие вклад только коровых пород. Главные водосодержащие минералы гидратированных ультрамафитов - серпентин, тальк, хлорит и амфибол. Тальк и хлорит разлагаются на глубинах менее 100 км; серпентин и амфибол стабильны до 200 км и более (в условиях холодной субдукции) [Kawamoto et al., 1996].

В переходной зоне вода может входить в состав вадслеита (до 3 масс. %) [Kohlstedt et al, 1996] и рингвудита. Образец последнего с содержанием воды на уровне 1,5 масс. %, недавно обнаруженный в виде включения в сверхглубинном алмазе [Pearson et al., 2014], существенно упрочил позиции сторонников гидратированной переходной зоны.

1.2. Субдукционпый транспорт Н2О в составе серпептинизированных перидотитов

Как упоминалось выше, по содержанию воды серпентинизированные перидотиты основания океанической литосферы могут превосходить породы океанической коры. Степень серпентинизации этих пород, однако, оценить трудно из-за сильной изменчивости этого параметра как в региональном, так и в локальном масштабе. В качестве примеров можно привести отчетливо локализованные разномасштабные гидротермальные системы СОХ и трансформных разломов, приводящие к серпентинизации вмещающих перидотитов; сходные процессы скорее всего происходят и в параллельных глубоководным желобам системам разломов, возникающих при деформации субдуцирующей плиты.

По оценкам Шмидта и Поли [Schmidt & Poli, 1998], первые километры перидотитов ниже границы Мохоровичича могут быть серпентинизированы на 20 масс. %.

Поскольку вне зависимости от режима субдукции основание субдуцирующей литосферы остаётся в области стабильности серпентина по крайней мере до 2 ГПа (Рис. 1), серпентинизированные перидотиты по-прежнему будут содержать серпентин и хлорит (в ассоциации с оливином и клинопироксеном), в то время как в вышележащих породах океанической коры уже начнётся дегидратация водосодержащих минералов.

Таким образом, серпентинизированные перидотиты не произведут заметного количества водного флюида вплоть до давлений в 3-6 ГПа, при которых, в зависимости от температуры, происходит разложение серпентина.

Ant+chl+amp Tc+chl+amp Температура, °С

Рисунок 1. Основные границы стабильности в водонасыщенном перидотите. Цифрами показано максимальное количество воды (масс. %), которое может быть связано в водосодержащих минералах для случаев гарцбургита (меньшее значение) и лерцолита (большее значение). Красные кривые - «мокрые» солидусы; зелёные - границы стабильности амфибола; сиреневые - хлорита по данным различных исследований.

F09: Fumagalli et al. (2009); G06: Grove et al. (2006); G73: Green (1973); G!0: Green et al. (2010); K68: Kushiro et al. (1968); K70: Kushiro (1970); KH97: Kawamoto & Holloway (1997); M74: Millholen et al. (1974); MB75 (b,c): Mysen & Boettcher (1975); NG99: Niida & Green (1999); T12: Till etal. (2012).

По Schmidt & Poli (2014).

Следует также учитывать, что гидротермальная серпентинизация не только приводит к увеличению содержания Н20, но и уменьшает содержание MgO. Также соотношение Mg0/Si02 уменьшается и в мантийном клине за счёт взаимодействия с флюидами и расплавами -производными субдуцированных осадков и MORB. При этом уменьшение соотношения MgO/SiC>2 от промежуточного между оливином и серпентином до промежуточного между серпентином и тальком может приводить к образованию талька, стабильного и при более высоких давлениях до 4,5-5,0 ГПа [Pawley & Wood, 1995].

Увеличение содержания калия с образованием флогопита давно считается одной из особенностей метасоматоза надсубдукционного мантийного клина [Wyllie & Sekine, 1982]. Фумагалли с соавторами [Fumagalli et al., 2009] показали, что химический состав флогопита может значительно варьировать при высоких давлениях вплоть до твёрдых растворов с 10Á фазой по схеме устойчивых и вне поля стабильности последней.

По отношению к дегидратации субдуцированных серпентинизированных перидотитов зоны субдукции могут быть разделены на два типа: «горячие», где геотерма пересекает границу стабильности серпентина при давлениях ниже 6 ГПа (при этом большая часть воды уходит в виде флюида), и «холодные», где точка пересечения лежит выше 6 ГПа. При этом серпентин разлагается с образованием водосодержащей фазы А и высвобождения водного флюида не происходит. Промежуточный вариант возможен при участии 10А фазы, поле стабильности которой лежит в области пересечения кривых дегидратации серпентина и фазы А. При этом последовательный переход «серпентин —■> 10Ä фаза —► фаза А» позволяет сохранить в породе около 25% от исходного содержания Н20 (что соответствует 0,8 масс. % в пересчёте на породу) [Schmidt & Poli, 2014]. Дегидратация серпентинизированных перидотитов основания океанической литосферы также позволяет объяснить феномен так называемых «двойных сейсмоактивных зон». Допуская, что верхняя из зон расположена в пределах океанической коры, нижнюю сейсмоактивную зоны можно отнести к области дегидратации серпентина (а также хлорита и талька). При этом очаги землетрясений будут соответствовать ожившим древним разломам, флюидонасыщенность которых обусловлена сильной серпентинизацией (хлоритизацией) пород [Dorbath et al., 2008].

1.3. Фазовые соотношения в системе Mg0-Si02~H20 при умеренных температурах (до 800°С)

Полевые наблюдения демонстрируют, что антигорит (Mg3Si205(0H)4) является главным водосодержащим минералом в ультрамафических составах. Разложение антигорита с образованием «пост-антигоритовых» водосодержащих силикатов (Рис. 2) при этом будет являться основным фактором, контролирующим баланс Н20 в основании субдуцирующей литосферы. Полевые наблюдения серпентинизированных ультрамафических комплексов на стадии прогрессивного метаморфизма показывают, что хризотил и лизардит также могут дегидратироваться на границе поля стабильности серпентина, однако только антигорит является стабильной модификацией уже в середине зеленосланцевой фации (300-350°С) [Evans et al., 1976]. В связи с этим следует отметить, что все экспериментальные исследования с использованием хризотила или лизардита в качестве стартовых материалов соответствуют метастабильным в отношении антигорита парагенезисам, что может являться одной из причин значительных разногласий между рядом экспериментов.

Рисунок 2. Фазы системы Д/^О-ВЮз-НгО. Квадратом отмечен состав максимально гидратированного мантийного перидотита.

По Ulmer & Trommsdorff (1999).

Единственный известный пример распада антигорита при переходе в эклогитовую фацию (Сьерра-Невада, Испания) [ТготгпБсЬгП' е1 а1., 1998], демонстрирует, что в реальности антигорит не может быть представлен в системе МЭН, поскольку содержит значительное количество алюминия, соответствующее более чем 0,25 мольным долям клинохлора. Эксперименты же в чистой МБИ-системе при этом дают заниженную область стабильности антигорита нежели в природе, где А1, Бе и Сг всегда присутствуют в ультрамафических составах мантии. В результате высокого содержания алюминия, распад антигорита сопровождается ростом хлорита, сохраняющего часть Н20 в связанном состоянии.

Экспериментальные исследования стабильности антигорита в М8Н системе достаточно трудоёмки из-за сложности синтеза последнего. Обзор доступных данных по стабильности антигорита приведён на Рис. 3.

го

с ft I J5.V

L_

600

Температура, °C

Рисунок 3. Обзор экспериментальных данных по разложению антигорита. Е - Evans et al. (1976); UT - Ulmer & Trommsdorff (1995); WS - Wunder & Schreyer (1997); BN - Bose & Navrotsky (1998).

По Ulmer & Trommsdorff (1999).

Рис. 3 также показывает всё ещё нерешенное несоответствие между двумя экспериментальными определениями стабильности антигорита в области высоких давлений. До 4 ГПа кривая WS для реакции «антигорит форстерит + энстатит + Н2О» проходит приблизительно на 40°С ниже аналогичной кривой UT, а при более высоком давлении кривая WS резко уходит в отрицательный наклон так, что различие становится около 100°С при 5 ГПа.

Как следствие, в случае кривой WS для сохранения воды в составе субдуцирующих ультрамафитов необходимы чрезвычайно холодные пути субдукции (ниже 500°С при 5 ГПа / 160 км). В случае кривой UT эта точка соответствует ~600°С при 6 ГПа, и при более низких температурах антигорит преобразуется в высокобарические водосодержащие фазы типа фазы А и 10Â фазы.

Стабильность «пост-серпентиновых» водосодержащих фаз показана на Рис. 4. Границы устойчивости приведены для парагенезисов с 2 > Mg/Si > 1, т.е. между форстеритом и энстатитом. Несмотря на различие в стартовых материалах и экспериментальных процедурах, данные различных исследованиях выглядят достаточно согласованными, несмотря на расхождения в полях стабильности фаз А и Е выше 700°С, скорее всего вызванные вхождением алюминия в фазу Е в экспериментах Kawamoto et al. (1995) и образованием разных полиморфов энстатита в экспериментах Wunder (1998) и Luth (1995).

I 8.5

(36)\

Ж

А + en

а/

Л/л (34)—

/У® '

Ж

Лз

X

О /

/

• fOOO

fo + en

V ^"Ч. Y

О

Jf 1111 1

(31);

t . . . .

<1

<3 fo+en Y A О fo+lOÀ КА О A+IOÂ A A+en О fo±en © A±IOA ▼ A+cn

О fo+en I ■ A+en И E+en

О fo±en r • A+en *j m chu Ш E+en±fo

♦ A+en

x chu К A A±en Ш E+en±fo

400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200

Температура, °C

Рисунок 4. Обзор экспериментальных данных по устойчивости «пост-серпентиновых» водосодержащих фаз. YA - Yamamoto & Akimoto (1977); КА - Khodyrev & Agoshkov (1986); L - Luth (1995); К - Kawamoto et al. (1995); UT - Ulmer & Trommsdorff (1995); I - Irifune et al. (1998); BN - Bose & Navrotsky (1998); W-Wunder( 1998).

1.4. «ЮА фаза» и её роль в процессе транспорта Н2О в мантию

1.4.1. 10Á фаза как промежуточный резервуар Н2О входе «нормальной» субдукции

С учётом приведенных выше данных, можно выделить три главных сценария поведения серпентинизированного перидотита в зависимости от положения субдукционной геотермы (Рис. 5):

1) В ходе «горячей» субдукции освобождение водного флюида определяется реакциями дегидратации серпентина а затем хлорита. Эти процессы приводят к формированию нижней части так называемых двойных сейсмических зон [Dorbath et al., 2008].

2) В ходе «холодной» субдукции возможно прямое преобразование серпентина в фазу А, практически не высвобождающее водного флюида [Schmidt & Poli, 2014]. Связанная в фазе А Н2О может транспортироваться вплоть до нижней мантии через последовательность «фаза А —*■ фаза Е —> сверхгидратированная фаза В —> фаза D (G)» [Ohtani et al., 2004].

3) Поскольку геотерма «нормальной» субдукции находится выше пересечения кривых дегидратации серпентина и фазы А (Рис. 5), в ходе такой субдукции серпентин разлагается раньше, чем может быть сформирована фаза А. Однако экспериментальные исследования показали, что так называемая 10Ä фаза может существовать в указанном низкотемпературном промежутке, сохраняя воду в субдуцирующей литосфере за счёт последовательности превращений «серпентин 10Ä фаза —* фаза А».

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ращенко, Сергей Владимирович, 2015 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

JIumacoe, К.Д. Физико-химические условия плавления мантии Земли в присутствии летучих компонентов (по экспериментальным данным): дис. ... д-ра геол.-минерал, наук: 25.00.05. - Новосибирск, 2011.

Отани, Э., Мибе, К, Сакамаки, Т. и др. Скорости звуковых волн, измеренные методом неупругого рассеяния рентгеновских лучей при высоких давлениях и температурах в алмазной ячейке с резистивным нагревом // Геология и геофизика. — 2015. — 56. - С. 247.

Соколова, Т.С., Дорогокупец, П.И., JIumacoe, К.Д. Взаимосогласованные шкалы давлений на основании уравнений состояния рубина, алмаза, MgO, B2-NaCl, а также Au, Pt и других металлов до 4 Мбар и 3000 К // Геология и геофизика. - 2013. - 54. - Р. 181.

Хисина, Н.Р., Вирт, Р. Нановключения высокобарного гидросиликата Mg3Si4O,0(OH)2-77H2O (10А фаза) в мантийных оливинах: механизмы образования и трансформации // Геохимия. - 2008. — 4. - С. 355.

Ходырев, О.Ю., Агошков, В.М. Фазовые превращения серпентина в системе Mg0-Si02-Н20 в интервале давлений 40-80 кбар // Геохимия. - 1986. - 2. - С. 264.

Alt, J.С. Alteration of the upper oceanic crust: mineralogy, chemistry, and process // In: Hydrogeology of the Oceanic Lithosphere / Eds. E.E. Davis, H. Elderfiels. - Cambridge: Cambridge University Press, 2004. - P. 495.

Ancharov, A.I., Manakov, A.Yu., Mezentsev, N.A. et al. New station at the 4th beamline of the VEPP-3 storage ring // Nuclear Instruments and Methods. - 2001. - 470. - P. 80.

Anderson, O.L., Isaak, D.G., Yamamoto S. Anharmonicity and the equation of state for gold // Journal of Applied Physics. - 1989. - 65. - P. 1534.

Bassett A., Shen, A.H., Bucknum, M., Ming Chou, I. A new diamond anvil cell for hydrothermal studies to 2.5 GPa and from 190 to 1200°C // Review of Scientific Instruments. - 1993. - 64. - P. 2340.

Bauer, J.F., Sclar, C.B. The lOA phase in the system Mg0-Si02-H20 // American Mineralogist. - 1981.-66.-P. 576.

Bose, K., Navrotsky, A. Thermochemistry and phase equilibria of hydrous phases in the system Mg0-Si02-H20: Implications for volatile transport to the mantle // Journal of Geophysical Research -1998.-103.-P. 9713.

Brigatti, M.F., Guggenheim, S. Mica crystal chemistry and the influence of pressure, temperature, and solid solution on atomistic models // In: Micas: Crystal Chemistry and Metamorphic Petrology / Eds. A. Mottana, F.P. Sassi, J.B. Thompson Jr., S. Guggenheim. - Chantilly, VA: Mineralogical Society of America. - 2002. - P. 1.

Chinnery, N.J., Pawley, A.R., Clark, S.M. In situ observation of the formation of 10A phase from talc + H2O at mantle pressures and temperatures // Science. - 1999. - 286. - P. 940.

Comodi, P. The 10A phase: Crystal structure from single-crystal X-ray data // American Mineralogist. - 2005. - 90. - P. 1012.

Comodi, P., Cera, F., Dubrovinsky, L., Nazzareni, S. The high-pressure behaviour of the 10A phase: A spectroscopic and diffractometric study up to 42 GPa // Earth and Planetary Science Letters. - 2006. - 246. - P. 444.

Comodi, P., Cera, F., Nazzareni, S., Dubrovinsky, L. Raman spectroscopy of the 10A phase at simultaneously HP-H77/ European Journal of Mineralogy. - 2007. - 19. - P. 623.

Datchi F., LeToullec, R., Loubeyre, P. Improved calibration of the SrB407:Sm optical pressure gauge: Advantages at very high pressures and high temperatures // Journal of Applied Physics. - 1997. -81.-P.3333.

Datchi F., Dewaele, A., Loubeyre, P. et al. Optical pressure sensors for high-pressure-high-temperature studies in a diamond anvil cell // High Pressure Research. - 2007. - 27. - P. 447.

Dixon, J.E., Leist, L., Langmuir, C., Schilling J.G. Recycled dehydrated lithosphere observed in plume-influenced midocean-ridge basalt // Nature. - 2002. - 420. - P. 385.

Dorbath, C.C., Gerbault, M., Carlier, G., Guiraud, M. The double seismic zone of the Nazca plate in Northern Chile: High resolution velocity structure, petrological implications and thermo-mechanical modelling // Geochemistry Geophysics Geosystems. - 2008. - 9. - P. 1.

Dorogokupets P.I., Oganov, A.R. Ruby, metals, and MgO as alternative pressure scales: A semiempirical description of shock-wave, ultrasonic, X-ray, and thermochemical data at high temperatures and pressures // Physical Review B. - 2007. - 75. - P. 024115.

Dvir, O., Pettke, T., Fumagalli, P., Kessel, R. Fluids in the peridotite-water system up to 6 GPa and 800°C: New experimental constrains on dehydration reactions // Contributions to Mineralogy and Petrology.-2011.-161.-P. 829.

Evans, B.E., Johannes, W., Oterdoom, H., Trommsdorff, V. Stability of chrysotile and antigorite in the serpentine multisystem // Schweizerische Mineralogische und Petrographische Mitteilungen. -1976.-56.-P. 79.

Forman, R.A., Piermarini, G.J., Barnett, J.D., Block, S. Pressure measurement made by the utilization of ruby sharp-line luminescence // Science. - 1972. - 176. - P. 284.

Fumagalli, P., Poli, S. Phase relationships in hydrous peridotites at high pressure: Preliminary results of multianvil experiments // Periodico di Mineralogia. - 1999. - 68. - P. 275.

Fumagalli, P., Stixrude, L., Poli, S., Snyder, D. The 10Â phase: A high-pressure expandable sheet silicate stable during subduction of hydrated lithosphere // Earth and Planetary Science Letters. -2001.-186.-P. 125.

Fumagalli, P., Poli, S. Experimentally determined phase relations in hydrous peridotites to 6.5 GPa and their consequences on the dynamics of subduction zones // Journal of Petrology. - 2005. - 46. -P. 555.

Fumagalli, P., Stixrude, L. The 10Â phase at high pressure by first principles calculations and implications for the petrology of subduction zones // Earth and Planetary Science Letters. - 2007. -260.-P. 212.

Fumagalli, P., Zanchetta, S., Poli, S. Alkali in phlogopite and amphibole and their effects on phase relations in metasomatized peridotites: A high-pressure study // Contributions to Mineralogy and Petrology. - 2009. - 158. - P. 723.

Green, D.H. Experimental melting studies on a model upper mantle composition at high-pressure under water-saturated and water-undersaturated conditions // Earth and Planetary Science Letters. -1973.-19.-P. 37.

Green, D.H., Hibberson, W.O., Kovacs, I., Rosenthal, A. Water and its influence on the lithosphere-asthenosphere boundary // Nature. - 2010. - 467. - P. 448.

Grove, T.L., Chatterjee, N., Parm an, S. W. et al. The influence of H2O on mantle wedge melting // Earth and Planetary Science Letters. - 2006. - 249. - P. 74.

Hammersley, A.P., Svensson, S.O., Hanfland, M. et al. Two-dimensional detector software: From real detector to idealised image or two-theta scan // High Pressure Research. - 1996. - 14. - P. 235.

Hazen, R.M., Wones, D.R. The effect of cation substitutions on the physical properties of trioctahedral micas // American Mineralogist. - 1972. - 57. - P. 103.

Hazen, R.M., Finger, L.W. High-temperature diamond-anvil pressure cell for single-crystal studies // Review of Scientific Instruments. - 1981. - 52. - P. 75.

Heinz, D.L, Jeanloz, R. The equation of state of the gold calibration standard // Journal of Applied Physics. - 1984. - 55. - P. 885.

Hess, N.J., Exarhos, G.J. Temperature and pressure dependence of laser induced fluorescence in Sm:YAG - a new pressure calibrant // High Pressure Research. - 1989. - 2. - P. 57.

Irifune, T., Kubo, N., Isshiki, M., Yamasaki, Y. Phase transformations in serpentine and transportation of water into the lower mantle // Geophysical Research Letters. - 1998. - 25. - P. 203.

Earth's Deep Water Cycle / Eds. S.D. Jacobsen, S. van der Lee. - Washington, DC: American Geophysical Union, 2006.

.ling, Q.M., Wu, Q., Liu, L. et al. An experimental study on SrB407:Sm2+ as a pressure sensor // Journal of Applied Physics. - 2013. - 113. - P. 023507.

Kantor, I., Prakapenka, V., Kantor, A. et al. BX90: a new diamond anvil cell design for X-ray diffraction and optical measurements // Review of Scientific Instruments. - 2012. - 83. - P. 125102.

Kawamoto, T., Leinenweber, K., Hervig, R.L., Holloway, J.R. Stability of hydrous minerals in H20-saturated KLB-1 peridotite up to 15 GPa // In: Volatiles in the Earth and Solar System / Ed. K.A. Farley. - College Park: American Institute of Physics, 1995. - P. 229.

Kawamoto, T., Hervig, R.L., Holloway, J.R. Experimental evidence for a hydrous transition zone in the early Earth's mantle // Earth and Planetary Science Letters. - 1996. - 142. - P. 587.

Kawamoto, T„ Holloway, J.R. Melting temperature and partial melt chemistry of H20-saturated mantle peridotite to 11 GPa // Science. - 1997. - 276. - P. 240.

Kleppe, A.K., Jephcoat, A.P. Raman spectroscopic studies of hydrous and nominally anhydrous deep mantle phases // In: Earth's Deep Water Cycle / Eds. S.D. Jacobsen, S. van der Lee. -Washington, DC: American Geophysical Union, 2006. - P. 69.

Klotz, S., Chervin, J.C., Munsch, P., Le Marchand, G. Hydrostatic limits of 11 pressure transmitting media // Journal of Physics D - Applied Physics. - 2009. - 42. - P. 075413.

Kohlstedt, D.L., Keppler, H., Rubie, D.C. The solubility of water in a, [3 and y phases of (Mg,Fe)2Si04 // Contributions to Mineralogy and Petrology. - 1996. - 123. - P. 345.

Komabayashi, T. Phase Relations of hydrous peridotite: Implications for water circulation in the Earth's mantle // In: Earth's Deep Water Cycle / Eds. S.D. Jacobsen, S. van der Lee. - Washington, DC: American Geophysical Union, 2006. - P. 29.

Kovacs, I., Green, D.H., Rosenthal, A. et al. An experimental study of water in nominally anhydrous minerals in the upper mantle near the water-saturated solidus // Journal of Petrology. -2012.-53.-P. 2067.

Kurnosov, A., Kantor, I., Boffa-Ballaran, T. et al. A novel gas-loading system for mechanically closing of various types of diamond anvil cells // Review of Scientific Instruments. - 2008. - 79. - P. 045110.

Kushiro, I., Syono, Y., Akimoto, S. Melting of a peridotite nodule at high pressures and high water pressures // Journal of Geophysical Research. - 1968. - 73. - P. 6023.

Kushiro, I. Stability of amphibole and phlogopite in the upper mantle // Carnegie Institute of Washington Yearbook. - 1970. - 68. - P. 245.

Lacam, A., Chateau, C. High-pressure measurements at moderate temperatures in a diamond anvil cell with a new optical sensor: SrB407:Sm2+ // Journal of Applied Physics. - 1989. - 66. - P. 366.

Larson, A.C., Von Dreele, R.B. General structure analysis system (GSAS) // Los Alamos National Laboratory Report. - 2000. - 86. - P. 748.

Likhacheva, A.Yu., Seryotkin, Yu.V., Manakov, A.Yu. et al. Pressure-induced over-hydration of thomsonite: A synchrotron powder diffraction study // American Mineralogist. - 2007. - 92. - P. 1610.

Luth, R. W. Is phase A relevant to the Earth's mantle? // Geochimica et Cosmochimica Acta. -1995.-59.-P. 679.

Ulmer, P., Trommsdorff, V. Phase relations of hydrous mantle subducting to 300 km // In: Mantle Petrology: Field Observations and High Pressure Experimentation / Eds. Y. Fei, C.M. Bertka, B.O. Mysen. - Washington, DC: The Geochemical Society, 1999. - P. 259.

Mao, H.K., Xu, J., Bell, P.M. Calibration of the ruby pressure gauge to 800-Kbar under quasi-hydrostatic conditions // Journal of Geophysical Research - Solid Earth and Planets. - 1986. - 91. - P. 4673.

Mikhail, P., Hulliger, J., Schnieper, M., Bill, H. SrB4C>7:Sm2+: crystal chemistry, Czochralski growth and optical hole burning // Journal of Materials Chemistry. - 2000. - 10. - P. 987.

Millholen, G.L., Irving, A.J., Wyllie, P.J. Melting interval of peridotite with 5.7 per cent water to 30 kilobars // Journal of Geology. - 1974. - 82. - P. 575.

Mysen, B.O., Boettcher, A.L. Melting of a hydrous mantle. 1. Phase relations of natural peridotite at high pressures and temperatures with controlled activities of water, carbon dioxide, and hydrogen // Journal of Petrology. - 1975. - 16. - P. 520.

Niida, K., Green, D.H. Stability and chemical composition of paragasitic amphibole in MORB pyrolite under upper mantle conditions // Contributions to Mineralogy and Petrology. - 1999. - 135. -P. 18.

Ohira, I., Ohtani, E., Sakai, T. et al. Stability of a hydrous 8-phase, A100H-MgSi02(0H)2, and a mechanism for water transport into the base of lower mantle // Earth and Planetary Science Letters. -2014.-401.-P. 12.

Ohtani, E., Litasov, K., Hosoya, T. et al. Water transport into the deep mantle and formation of a hydrous transition zone // Physics of the Earth and Planetary Interiors. - 2004. - 143. - P. 255.

Pan, F., Shen, G., Wang, R. et al. Growth, characterization and nonlinear optical properties of SrB407 crystals // Journal of Crystal Growth. - 2002. - 241. - P. 108.

Parry, S.A., Pawley, A.R., Jones, R.L., Clark, S.M. An infrared spectroscopic study of the OH stretching frequencies of talc and 10A phase to 10 GPa // American Mineralogist. - 2007. - 92. - P. 525.

Parsons, B. Causes and consequences of the relation between area and age of the ocean floor // Journal of Geophysical Research. - 1982. - 87. - P. 289.

Pawley, A.R., Wood, B.J. The high-pressure stability of talc and 10A phase - potential storage sites for H2O in subduction zones // American Mineralogist. - 1995. - 80. - P. 998.

Pawley, A.R., Welch, M.D., Lennie, A.R., Jones, R.L. Volume behavior of the 10A phase at high pressures and temperatures, with implications for H2O content //American Mineralogist. - 2010. - 95. -P. 1671.

Pawley, A.R., Chinnery, N.J., Clark, S.M., Walter, M.J. Experimental study of the dehydration of 10A phase, with implications for its H2O content and stability in subducted lithosphere // Contributions to Mineralogy and Petrology. - 2011. - 162. - P. 1279.

Pawley, A.R., Welch, M.D. Further complexities of the 10A phase revealed by infrared spectroscopy and X-ray diffraction // American Mineralogist. - 2014. - 99. - P. 712.

Pearson, D.G., Brenker, F.E., Nestola, F. et al. Hydrous mantle transition zone indicated by ringwoodite included within diamond // Nature. - 2014. - 507. - P. 221.

Pei, Z., Su, Q„ Zhang, J. The valence change from RE to RE (RE = Eu, Sm, Yb) in SrB407:RE prepared in air and the spectral properties of RE2+ // Journal of Alloys and Compounds. -1993.- 198.-P. 51.

Phillips, B.L., Mason, H.E., Guggenheim, S. Hydrogen bonded silanols in the 10A phase: Evidence from NMR spectroscopy // American Mineralogist. - 2007. - 92. - P. 1474.

Rashchenko, S.V., Likhacheva, A.Yu., Bekker, T.B. Preparation of a macrocrystalline pressure calibrant SrB407:Sm2+ suitable for the HP-Hrpowder diffraction // High Pressure Research. - 2013. -33. - P. 720.

Rashchenko, S.V., Kurnosov, A., Dubrovinsky, L., Litasov, K.D. Revised calibration of the Sm:SrB407 pressure sensor using the Sm-doped yttrium-aluminum garnet primary pressure scale // Journal of Applied Physics. - 2015. - 117. - P. 145902.

Ringwood, A.E., Major, A. High-pressure reconnaissance investigations in the system Mg2SiC>4-Mg0-H20 // Earth and Planetary Science Letters. - 1967. - 2. - P. 130.

Ruoff, A.L., Lincoln, R.C., Chen, Y.C. A new method of absolute high pressure determination // Journal of Physics D - Applied Physics. - 1973. - 6. - P. 1295.

Riipke, L.H., Morgan, J.P., Hort, M„ Connolly, J.A.D. Serpentine and the subduction zone water cycle // Earth and Planetary Science Letters. - 2004. - 223. - P. 17.

Schmidt, M. W., Poli S. The Stability of lawsonite and zoisite at high pressures - experiments in CASH to 92 Kbar and implications for the presence of hydrous phases in subducted lithosphere // Earth and Planetary Science Letters. - 1994. - 124. - P. 105.

Schmidt, M. W. Experimental constraints on recycling of potassium from subducted ocean crust // Science. - 1996. - 272. - P. 1927.

Schmidt, M.W., Poli, S. Experimentally based water budgets for dehydrating slabs and consequences for arc magma generation // Earth and Planetary Science Letters. - 1998. - 163. - P. 361.

Schmidt, M.W., Poli, S. Devolatilization during subduction // In: Treatise on Geochemistry (2nd edition) / Eds. H.D. Holland, K.K. Turekian. - Amsterdam: Elsevier, 2014. - P. 669.

Sclar, C.B., Carrison, L.C. High-pressure reactions and shear strength of serpentinized dunite // Science. - 1966,- 153. P. 1285.

Sclar, C.B., Morzenti, S.P. High pressure synthesis and geophysical significance of a new hydrous phase in the system Mg0-Si02-H20 // Geological Society of America Abstract Programs. -1971.-3.-P. 698.

Sinogeikin, S.V., Bass, J.D., Prakapenka, V. et al. A Brillouin spectrometer interfaced with synchrotron X-radiation for simultaneous X-ray density and acoustic velocity measurements // Reviews of Scientific Instruments. - 2006. - 77. - P. 103905.

Smyth, J.R., Rossman, G.R., Bell, D.R. Incorporation of hydroxyl in upper mantle clinopyroxenes //Nature. - 1991.-351.-P. 732.

Smyth, J.R., Jacobsen, S.D. Nominally anhydrous minerals and Earth's deep water cycle // In: Earth's Deep Water Cycle / Eds. S.D. Jacobsen, S. van der Lee. - Washington, DC: American Geophysical Union, 2006. - P. 1.

Syassen, K. Ruby under pressure // High Pressure Research. - 2008. - 28. - P. 75.

Syracuse, E.M., van Keken, P.E., Abers, G.A. The global range of subduction zone thermal models // Physics of the Earth and Planetary Interiors. - 2010. - 183. - P. 73.

Till, C.B., Grove, T.L., Withers, A.C. The beginnings of hydrous mantle wedge melting // Contributions to Mineralogy and Petrology. - 2012. - 163. - P. 669.

Trommsdorff, V, Lopez Sanchez-Vizcaino, V, Gomez-Pugnaire, M.T., Muntener, O. High pressure breakdown of antigorite to spinifex-textured olivine and orthopyroxene, SE Spain // Contributions to Mineralogy and Petrology. - 1998. - 132. - P. 139.

Trots, D.M., Kurnosov, A., Boffa-Ballaran, T. et al. The Sm:YAG primary fluorescence pressure scale // Journal of Geophysical Research - Solid Earth. - 2013. - 118. - P. 5805.

Ulmer, P., Trommsdorff, V. Serpentine stability to mantle depths and subduction-related magmatism // Science. - 1995. - 268. - P. 858.

Wang, J.W., Kalinichev, A.G., Kirkpatrick, R.J. Molecular modeling of the 10A phase at subduction zone conditions // Earth and Planetary Science Letters. - 2004. - 222. - P. 517.

Welch, M.D., Pawley, A.R., Ashbrook, S.E. et al. Si vacancies in the 10A phase // American Mineralogist. - 2006. - 91. - P. 1707.

Welch, M.D., Wunder. B. A single-crystal X-ray diffraction study of the 3.65A phase MgSi(OH)6, a high-pressure hydroxide perovskite // Physics and Chemistry of Minerals. - 2012. - 39. -P. 693.

Wen, L., Anderson, D.L. The fate of slabs inferred from seismic tomography and 130 million years of subduction // Earth and Planetary Science Letters. - 1995. - 133. - P. 185.

Wojdyr, M. Fityk: a general-purpose peak fitting program // Journal of Applied Crystallography. -2010. -43. - P. 1126.

Wunder, B., Schreyer, W. Metastability of the 10A phase in the system Mg0-Si02-H20 (MSH): What about hydrous MSH phases in subduction zones? // Journal of Petrology. - 1992. - 33. - P. 877.

Wunder, B., Schreyer, W. Antigorite: High-pressure stability in the system Mg0-Si02-H20 (MSH) // Lithos. - 1997.-41. - P. 213.

Wunder, B. Equilibrium experiments in the system Mg0-Si02-H20 (MSH): stability fields of clinohumite-OH [Mg9Si40,6(0H)2], chondrodite-OH [Mg5Si208(0H)2] and phase A [Mg7Si2Og(OH)6] // Contributions to Mineralogy and Petrology. - 1998. - 132. - P. 111.

Wunder, B., Wirth, R„ Koch-Miiller, M. The 3.65A phase in the system Mg0-Si02-H20: Synthesis, composition, and structure // American Mineralogist. - 2011. - 96. - P. 1207.

Wunder, B., Jahn, S., Koch-Miiller, M., Speziale., S. The 3.65A phase, MgSi(0H)6: Structural insights from DFT-calculations and Independent IR spectroscopy 11 American Mineralogist. - 2012. -97.-P. 1043.

Wyllie, P.J., Sekine, T. The formation of mantle phlogopite in subduction zone hybridization // Contributions to Mineralogy and Petrology. - 1982. - 79. - P. 375.

Yamamoto, K., Akimoto, S. The system MgO-SiCVI-hO at high pressures and temperatures -stability field for hydroxylchondrodite, hydroxylclinohumite and 10A phase // American Journal of Science. - 1977. - 277. - P. 288.

Zhao, Y., Barvosa-Carter, W., Theiss, S.D. et al. Pressure measurement at high temperature using ten Sm:YAG fluorescence peaks // Journal of Applied Physics. - 1998. - 84. - P. 4049.